Modellering av moln-/bubbelkavitation genom koppling över flera skalor

Forskningsprojekt, 2025 – 2028

Kavitation, d.v.s. skapandet av bubblor eller fickor av ånga i en vätska p.g.a. tryckförändringar, förekommer i ett flertal olika situationer. Exempelvis kan det uppstå på fartygspropellerar och i vattenkraftturbiner och kan där leda till vibrationer och buller och t.o.m. materialskador då stötvågor uppstår när dessa bubblor imploderar. Men kavitation kan också skapas för att utnyttja effekten av dessa stötvågor, t.ex. för att bryta ner skadliga mnen i vattenreningsanläggningar eller för att krossa en njursten. För att begränsa de negativa effekterna eller förstärka de positiva behövs förbttrade metoder att göra datorsimuleringar av dessa förlopp. Utmaningen består i att kunna förutsäga vad som händer med denna potentiellt stora mngd mikroskopiska bubblor kring kroppar som kan vara flera meter stora. Detta projekt syftar till att utveckla en robust och samtidigt effektiv datormodell som kan ge oss möjlighet att kontrollera kavitationen genom smart design. Nyckeln till att lyckas med detta ligger i att skapa en modell som kan betrakta de bubblornas beteende på flera skalor samtidigt.Detta kommer att göras möjligt genom att kombinera olika betraktelsesätt för det storskaliga strömningsförloppet, säg kring en propeller, och där ha en diffus modell för bubblorna kopplat till en mer detaljerad för beteendet på de små skalorna, där bubblorna kollapsar och skapar t.ex. en skadlig stötvåg. Framför allt det senare kräver speciella studier för att bestämma vilka detaljer det är som har störst påverkan på bubblornas beteende, och på vilket sätt. Förutom att utveckla dessa modeller behövs, slutligen en koppling mellan de olika metoderna som både representerar de fysikaliska förloppen på ett korrekt sätt samtidigt som det ska fungerar för flera olika situationer.